【導(dǎo)讀】11月16日，中國(guó)科協(xié)成立50周年新聞發(fā)布會(huì)在北京召開。專家系統(tǒng)；智能決策；智能檢索；智能CAD；智能CAI. 智能交通；智能電力；智能產(chǎn)品；智能建筑等。一個(gè)新興的“智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科”正在興起。定義，產(chǎn)生過(guò)程，基本內(nèi)容，不同學(xué)派，研究和應(yīng)用領(lǐng)域，近期發(fā)展分析。自然演繹推理，歸結(jié)推理，基于規(guī)則的演繹推理。狀態(tài)空間的盲目搜索，狀態(tài)空間的啟發(fā)式搜索。確定性理論，主觀Bayese方法，證據(jù)理論，模糊推理。AI的定義及其研究目標(biāo)。AI的主要研究和應(yīng)用領(lǐng)域。AI無(wú)形式化定義的理由。人工智能的嚴(yán)格定義依賴于對(duì)智能的定義。指人類和一些動(dòng)物所具有的智力和行為能力。智能取決于感知和行為，取決于對(duì)外界復(fù)雜環(huán)。以小腦、脊髓為主，主要完成動(dòng)作反應(yīng)活動(dòng)。料對(duì)客觀現(xiàn)象進(jìn)行處理的一種思維方式。

　　

【正文】 對(duì)人的心理活動(dòng) (著重是人的情感、意志、性格、創(chuàng)造 )的更全面再一次人工機(jī)器 (計(jì)算機(jī)、模型算法等 )模擬，其目的在于從心理學(xué)廣義層次上研究人工情感、情感與認(rèn)知、動(dòng)機(jī)與情感的人工機(jī)器實(shí)現(xiàn)問(wèn)題 63 人工生命 ? 人工生命（ Artificial Life）是美國(guó)洛斯．阿拉莫斯（ Los Alamos）非線性研究中心克里斯．蘭頓（ Chris Langton），在研究“混沌邊沿”的細(xì)胞自動(dòng)機(jī)中于 1987年提出的一個(gè)概念。 ? 他認(rèn)為： 人工生命就是要研究能夠展示人類生命特征的人工系統(tǒng)。 即研究以非碳水化合物為基礎(chǔ)的、具有人類生命特征的人造生命系統(tǒng)。 ? 人工生命的研究目標(biāo)就是要?jiǎng)?chuàng)造出具有人類生命特征的人工生命。 ? 人工生命研究并不關(guān)心十分關(guān)心已經(jīng)知道的以碳水化合物為基礎(chǔ)的生命的特殊形式，即“ 生命之所知 （ Lifeas we know it）”，它主要是生物學(xué)研究的主題 ? 人工生命最關(guān)心的是生命的存在形式，即“ 生命之所能 （ Life as it could be）”。生命之所能，是人工生命研究所關(guān)心的主要問(wèn)題。 ? 按照這種觀點(diǎn)，如果能從具體的生命中抽象出控制生命的“存在形式”，并且這種存在形式可以在另外一種物質(zhì)中實(shí)現(xiàn)，那么就可以創(chuàng)造出基于不同物質(zhì)的另外一種生命 人工生命。 ? 人工生命的主要研究?jī)?nèi)容主要包括計(jì)算機(jī)進(jìn)程、細(xì)胞自動(dòng)機(jī)、人工腦和進(jìn)化機(jī)器人等。其中，進(jìn)化機(jī)器人不同于傳統(tǒng)意義上的機(jī)器人，它是一種利用計(jì)算機(jī)和非有機(jī)物質(zhì)構(gòu)造出來(lái)的具有人類生命特征的人工生命實(shí)體。 64 人工智能的典型應(yīng)用 ? 目前 ， 人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域已非常廣泛 ， 從理論到技術(shù) ， 從產(chǎn)品到工程 ， 從家庭到社會(huì) ，從地下到太空 ， 智能無(wú)處不在 。 例如 ， 智能CAD、 智能 CAI、 智能產(chǎn)品 、 智能家居 、 智能樓宇 、 智能社區(qū) 、 智能網(wǎng)絡(luò) 、 智能電力 、 智能交通 、 智能控制 、 智能優(yōu)化 、 智能空天技術(shù)等 。下面簡(jiǎn)單介紹其中的幾種典型應(yīng)用 。 65 人工智能的典型應(yīng)用 博弈 ? 博弈的概念： 是一個(gè)有關(guān)對(duì)策和斗智問(wèn)題的研究領(lǐng)域。例如，下棋、打牌、戰(zhàn)爭(zhēng)等這一類競(jìng)爭(zhēng)性智能活動(dòng)都屬于博弈問(wèn)題。 ? 博弈的例子： 國(guó)際上 ，人們對(duì)博弈的研究主要以下棋為對(duì)象，其個(gè)代表性成果是 IBM公司研制的 IBM超級(jí)計(jì)算機(jī)“深藍(lán)”和“小深”。 國(guó)內(nèi) ， 人機(jī)大賽中，計(jì)算機(jī)以 3勝 5和 2負(fù)（比分 11:9）的微弱優(yōu)勢(shì)戰(zhàn)勝人類象棋大師。 ? 研究博弈的目的： 不完全是為了讓計(jì)算機(jī)與人下棋，而主要是為了給人工智能研究提供一個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地，同時(shí)也為了證明計(jì)算機(jī)具備有智能。 試想， 連國(guó)際象棋世界冠軍都能被計(jì)算機(jī)戰(zhàn)敗或者平局，可見計(jì)算機(jī)所具備了何等的智能水平。 66 67 人工智能的典型應(yīng)用 自動(dòng)定理證明 ? 自動(dòng)定理證明的概念： 就是讓計(jì)算機(jī)模擬人類證明定理的方法，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)像人類證明定理那樣的非數(shù)值符號(hào)演算過(guò)程。它既是人工智能的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，又是人工智能的一種實(shí)用方法。除數(shù)學(xué)定理外，還有很多非數(shù)學(xué)領(lǐng)域的任務(wù)如醫(yī)療診斷、難題求解等都可轉(zhuǎn)化成定理證明問(wèn)題。 ? 自動(dòng)定理證明的主要方法： ? 自然演繹法： 其基本思想是依據(jù)推理規(guī)則，從前提和公理中推出一些定理，如果待證明的定理在恰在其中，則定理得證。這種方法的突出代表是紐厄爾等人研制的 數(shù)學(xué)定理證明程序 LT等。 ? 判定法： 其基本思想是對(duì)某一類問(wèn)題找出一個(gè)統(tǒng)一的、可在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的算法。其突出代表是我國(guó)數(shù)學(xué)家 吳文俊院士提出的證明初等幾何定理的算法 。其基本思想是把幾何問(wèn)題代數(shù)化，即先通過(guò)引入坐標(biāo)把幾何定理中的假設(shè)和求證部分用一組代數(shù)方程表達(dá)出來(lái)，然后再利用代數(shù)幾何中的代數(shù)簇理論求解代數(shù)方程，以證明定理的正確性。 ? 定理證明器： 是一種研究一切可判定問(wèn)題的證明方法。其典型代表是1965年 魯賓遜提出的歸結(jié)原理 。 ? 人機(jī)交互定理證明： 是一種通過(guò)人機(jī)交互方式來(lái)證明定理的方法。它把計(jì)算機(jī)作為數(shù)學(xué)家的輔助工具，用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助人完成手工證明中難以完成的那些計(jì)算、推理、窮舉等。其典型代表是 四色定理證明 。 68 人工智能的典型應(yīng)用 智能網(wǎng)絡(luò) ? 研究智能網(wǎng)絡(luò)的意義 ? (1)因特網(wǎng)在為人類提供了方便快捷的信息交換手段，但基于因特網(wǎng)的萬(wàn)維網(wǎng)（ WWW）卻是一個(gè)雜亂無(wú)章、真假不分的信息海洋，它不區(qū)分問(wèn)題領(lǐng)域，不考慮用戶類型，不關(guān)心個(gè)人興趣，不過(guò)濾信息內(nèi)容。 ? (2) 傳統(tǒng)的搜索引擎在給人們提供方便的同時(shí)，大量的信息冗余也給人們帶來(lái)了不少煩惱。 因此 ，利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)具有極大的理論意義和實(shí)際價(jià)值。 ? 智能網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)重研究?jī)?nèi)容 ? 智能搜索引擎 是一種能夠?yàn)橛脩籼峁┫嚓P(guān)度排序、角色登記、興趣識(shí)別、內(nèi)容的語(yǔ)義理解、智能化信息過(guò)濾和推送等人性化服務(wù)的搜索引擎。 ? 智能網(wǎng)格 是一種與物理結(jié)構(gòu)和物理分布無(wú)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，它能夠?qū)崿F(xiàn)各種資源的充分共享，能夠?yàn)椴煌脩籼峁﹤€(gè)性化的網(wǎng)服務(wù)?？梢孕蜗蟮匕阎悄芫W(wǎng)格比作一個(gè)超級(jí)大腦，其中的各種計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識(shí)資源等，都像大腦的神經(jīng)元細(xì)胞一樣能夠相互作用、傳導(dǎo)和傳遞，實(shí)現(xiàn)資源的共享、融合和新生。 69 第 1章 人工智能概述 ? AI的定義及其研究目標(biāo) ? AI的產(chǎn)生與發(fā)展 ? AI研究的基本內(nèi)容 ? AI研究的不同學(xué)派 ? AI的主要研究和應(yīng)用領(lǐng)域 ? AI近期發(fā)展分析 ? 從 6個(gè)方面討論 ? 我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)教育體系 70 人工智能近期發(fā)展分析 多學(xué)科交叉研究 ? 人工智能理論基礎(chǔ)研究 ? 應(yīng)強(qiáng)調(diào)與腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、信息科學(xué)、生物學(xué)、邏輯學(xué)、物理學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科的交叉研究。 ? 腦科學(xué) 為人工智能研究提供人腦神經(jīng)系統(tǒng)功能的本質(zhì)和機(jī)理； ? 認(rèn)知科學(xué) 為人工智能研究提供感知、思維、學(xué)習(xí)和語(yǔ)言等基本原理； ? 心理學(xué) 為人工智能研究提供認(rèn)知、情感、意識(shí)等心理過(guò)程及聯(lián)系； ? 生物學(xué) 為人工智能研究提供自然界生物運(yùn)行的機(jī)制； ? 邏輯學(xué) 為人工智能研究提供思維規(guī)律描述的理論和方法； ? 信息科學(xué) 為人工智能研究提供模擬的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)手段； ? 數(shù)學(xué) 為人工智能研究提供各種有效的計(jì)算模型和方法。 71 人工智能近期發(fā)展分析 集成智能研究 ? 智能的物質(zhì)、能量、信息基礎(chǔ)： 自然智能 是一種基于“碳”的信息處理， 人工智能 是一種基于“硅”的信息處理，盡管這兩種信息處理所基于的物質(zhì)不同，但它們的運(yùn)算能量的都應(yīng)該是電信號(hào)。那么，是否可以在“碳”和“硅”這兩種不同物質(zhì)上建立一種基于電信號(hào)的統(tǒng)一的信息處理模型？ ? 人類的智能 ：物質(zhì) (碳 )+能量 (生物電 )→ ( 生物 )信息 ? 人造的智能 ：物質(zhì) (硅 )+能量 (物理電 )→ ( 電子 )信息 ? 集成智能的研究 ： 腦 機(jī)接口 （ BrainComputer Interface, BCI）的研究成果進(jìn)一步證實(shí)了集成智能的可能性和輝煌前景。 ? 新的智能產(chǎn)生機(jī)理測(cè)試 腦中含芯片的被測(cè)試者 普通的被測(cè)試者 測(cè)試主持人 小于 50%嗎？ 72 人工智能近期發(fā)展分析 多學(xué)派融合研究 ? 融合是一種必然趨勢(shì)： 符號(hào)主義 、 聯(lián)結(jié)主義和行為主義三大學(xué)派各有所長(zhǎng) 、 各有所短 ， 它們各自經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的分立研究之后 ， 正逐步開始走向融合 。 多學(xué)派融合是人工智能發(fā)展的一種必然趨勢(shì) 。 ? 融合需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題： ? (1) 不同學(xué)派之間的共同機(jī)制是什么 ？ ? (2) 怎樣建立一個(gè)統(tǒng)一的智能理論體系 ？ ? (3) 如何真正實(shí)現(xiàn)它們之間的有機(jī)融合 ？ ? 等 。 73 人工智能近期發(fā)展分析 智能網(wǎng)格 ? 互聯(lián)網(wǎng)是人類歷史上發(fā)展速度最快的一次技術(shù)革命 ，但目前仍處于發(fā)展的初級(jí)階段 ， 其智能水平還很低 。 ? 未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是一種具有自動(dòng)調(diào)整功能 ， 各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間協(xié)調(diào)工作 ， 能為用戶提供便利 、 有效服務(wù)的智能網(wǎng)絡(luò) 。 74 人工智能近期發(fā)展分析 智能機(jī)器人研究 ? 智能機(jī)器人將會(huì)對(duì)社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步 ， 以及對(duì)人們生活 、 工作和思維方式的改進(jìn)等產(chǎn)生不可估量的影響 （ 例如 ， 海軍總醫(yī)院的手術(shù)機(jī)器人 “ 黎元 ” ， 可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)完成遠(yuǎn)程顱腦手術(shù) ） 。 ? 未來(lái)智能機(jī)器人應(yīng)該是一種具有人類感知 、行為能力 ， 超強(qiáng)記憶 、 學(xué)習(xí) 、 推理 、 規(guī)劃能力 ，有情感 、 人性化 ， 能代替人類在真實(shí)環(huán)境中自主工作的機(jī)器人 。 75 人工智能近期發(fā)展分析 智能應(yīng)用和智能產(chǎn)業(yè) ? 智能技術(shù)將進(jìn)一步與主流信息技術(shù)融合 ， 并將應(yīng)用于人類社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域和人類生活的各個(gè)方面 。 ? 有人預(yù)計(jì)：智能產(chǎn)業(yè)將逐步成為社會(huì)第四產(chǎn)業(yè)；智件將逐步從軟件中分離出來(lái) ， 成為智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三件 （ 硬件 、 軟件 、 智件 ） 之一 。 76 ＊ 我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)教育體系 ? 我國(guó)智能科學(xué)與技術(shù)研究生專業(yè)的建設(shè) ? 我國(guó)智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的現(xiàn)狀 ? 我國(guó)中學(xué)人工智能教育的現(xiàn)狀 77 智能科學(xué)與技術(shù)研究生專業(yè)建設(shè) ? 建議： ? 一級(jí)學(xué)科名稱 ? 智能科學(xué)與技術(shù) ? 二級(jí)學(xué)科名稱 ? 智能科學(xué)技術(shù)理論與方法 ? AI理論、認(rèn)知、計(jì)算智能、專家系統(tǒng)、智能決策、分布智能、 Agent技術(shù)、人工情感、人工生命等。 ? 智能信息處理 ? 自然語(yǔ)言處理、數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別、機(jī)器感知、信息融合、智能信息網(wǎng)絡(luò)等。 ? 智能系統(tǒng)與工程 ? 智能接口與人機(jī)交互、集成智能、機(jī)器視覺、智能機(jī)器、智能機(jī)器人、智能控制、智能工程、智能教學(xué)系統(tǒng)等 78 智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的現(xiàn)狀 ? 專業(yè)名稱 ? 稱采用一級(jí)名稱“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè) ? 專業(yè)概念 ? 智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉的跨應(yīng)用領(lǐng)域的新專業(yè)。 ? 國(guó)內(nèi)智能科學(xué)與技術(shù)本科教育的現(xiàn)狀 ? 自 2020年北京大學(xué)申報(bào)的“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)經(jīng)教育部正式批準(zhǔn)以來(lái)，截至 2020年底，國(guó)內(nèi)已有北京大學(xué)、北京郵電大學(xué)、南開大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、首都師范大學(xué)、武漢工程大學(xué)、西安郵電學(xué)院、北京信息工程學(xué)院、北京科技大學(xué)、廈門大學(xué)、湖南大學(xué)、 河北工業(yè)大學(xué)，桂林電子科技大學(xué) 共 13所院校經(jīng)教育部批準(zhǔn)，正式設(shè)立 “智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)。 79 高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn) ? 高中信息技術(shù)課程 :選修部分 :有 五個(gè)模塊，包括 “ 人工智能初步 ” ? 在“通用技術(shù)”科目中： 選修部分： 設(shè)置有 “簡(jiǎn)易機(jī)器人制作” 模塊 信息技術(shù)基礎(chǔ) 人工智能初步 必修 2學(xué)分 選修 2＋ (x)學(xué)分 算法與程序設(shè)計(jì) 多媒體技術(shù)應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用 數(shù)據(jù)管理技術(shù) 人工智能初步 知識(shí)及其表達(dá) 推理與專家系統(tǒng) 人工智能語(yǔ)言與問(wèn)題求解 80 作 業(yè) ? 什么是人工智能？它的研究目標(biāo)是什么？ ? 人工智能有哪幾個(gè)主要學(xué)派？各自的特點(diǎn)是什么？ ? 人工智能有哪些主要研究和應(yīng)用領(lǐng)域？其中有哪些是新的研究熱點(diǎn)？